GLSL矩阵变换详解（三、view matrix和projection matrix）
GLSL矩阵变换详解（二、旋转变换、平移变换以及QMatrix4x4）
的基础上再增加对摄像机位置、姿态的设置功能，以及成像区域的定义功能。
QMatrix4x4::lookAt(camera, center, upDirection)定义了摄像机的位置与姿态，属于view matrix操作的范畴。三个输入变量都是QVector3D类型。camera是摄像机在世界坐标系的坐标。center是摄像机的光轴上的任一点，也是世界坐标系坐标，它与camera连线决定了光轴的方向。这样获取影像后，还需要确定照片正上方的指向。upDirection决定了这一方向。这一方向同样在世界坐标系中表述。显然，这一方向不能与摄像机光轴平行。
QMatrix4x4::ortho(left, right, bottom, top, near, far)定义了一块长方体（视景体），属于projection 操作的范畴。长方体的正面与camera的光轴垂直。near表示长方体正面与camera的距离，far表示长方体背面与camera的距离。其他量的意义见下图。
其中l表示left，r表示right，t表示top，b表示bottom
根据https://en.wikibooks.org/wiki/GLSL_Programming/Vertex_Transformations，view matrix操作在model matrix之后，而projection放在view之后。因此，在下面的实例中，我把ortho放在最前面，其次是lookAt，最后才是translate和rotate
h文件：
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include
#include
#include
#include
#include
class MainWindow : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = 0);
~MainWindow();
GLuint m_uiVertLoc;
GLuint m_uiTexNum;
QOpenGLTexture * m_pTextures;
QOpenGLShaderProgram * m_pProgram;
GLfloat * m_pVertices;
protected:
void initializeGL();
void paintGL();
void resizeGL(int w, int h);
};
#endif // MAINWINDOW_H
cpp文件：
#include "mainwindow.h"
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QOpenGLWidget(parent)
{
}
MainWindow::~MainWindow()
{
m_pTextures->release();
delete m_pTextures;
delete m_pProgram;
delete [] m_pVertices;
}
void MainWindow::initializeGL()
{
initializeOpenGLFunctions();
m_uiTexNum = 0;
m_pVertices = new GLfloat[18];
//给顶点赋值
GLfloat arrVertices[18] = {0.0, 1.0, 0.0,
0.0, 0.0, 0.0,
1.0, 0.0, 0.0,
1.0, 0.0, 0.0,
1.0, 1.0, 0.0,
0.0, 1.0, 0.0};
m_pVertices = new GLfloat[18];
memcpy(m_pVertices, arrVertices, 18 * sizeof(GLfloat));
QOpenGLShader *vshader = new QOpenGLShader(QOpenGLShader::Vertex, this);
const char *vsrc =
"#version 330\n"
"in vec3 pos;\n"
"out vec2 texCoord;\n"
"uniform mat4 mat4MVP;\n"
"void main()\n"
"{\n"
" gl_Position = mat4MVP * vec4(pos, 1.0);\n"
" texCoord = pos.xy;\n"
"}\n";
vshader->compileSourceCode(vsrc);
QOpenGLShader *fshader = new QOpenGLShader(QOpenGLShader::Fragment, this);
const char *fsrc =
"#version 330\n"
"out vec4 color;\n"
"in vec2 texCoord;\n"
"uniform sampler2D Tex\n;"
"void main()\n"
"{\n"
" color = texture(Tex, texCoord);\n"
//" color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 0.0);\n"
"}\n";
fshader->compileSourceCode(fsrc);
m_pProgram = new QOpenGLShaderProgram;
m_pProgram->addShader(vshader);
m_pProgram->addShader(fshader);
m_pProgram->link();
m_pProgram->bind();
m_uiVertLoc = m_pProgram->attributeLocation("pos");
m_pProgram->enableAttributeArray(m_uiVertLoc);
m_pProgram->setAttributeArray(m_uiVertLoc, m_pVertices, 3, 0);
m_pTextures = new QOpenGLTexture(QImage(QString("earth.bmp")).mirrored());
m_pTextures->setMinificationFilter(QOpenGLTexture::Nearest);
m_pTextures->setMagnificationFilter(QOpenGLTexture::Linear);
m_pTextures->setWrapMode(QOpenGLTexture::Repeat);
m_pProgram->setUniformValue("Tex", m_uiTexNum);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glClearColor(0,0,0,1);
}
void MainWindow::paintGL()
{
//QMatrix4x4在声明时被默认为单位矩阵
QMatrix4x4 m1, m2, m3, m;
//m1.viewport(0,0,m_iWidth, m_iHeight,-15,15);//useless
m1.ortho(-1.0f, +1.0f, -1.0f, 1.0f, 0.0f, 15.0f);//right//generate projection matrix
m2.lookAt(QVector3D(10,0,10), QVector3D(0,0,0), QVector3D(0,1,0));//generate view matrix, right
qDebug()<setUniformValue("mat4MVP", m);
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
m_pTextures->bind(m_uiTexNum);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 6);
m_pTextures->release();
}
void MainWindow::resizeGL(int w, int h)
{
glViewport(0,0,w,h);
}
效果：
分析：
上图展现的是摄像机和纹理图在世界坐标系的位置。从摄像机到纹理中心的距离为14.14。而ortho(-1,1,-1,1,0,15)函数决定了从摄像机沿光轴方向走出15个单位内的物体都被成像，所以纹理可以看到。
再将摄像机移动到更远的位置(20,0,10),此时由于摄像机视角明显倾斜，图像在X方向与Y方向比例差距就明显了。
现在取一个极限值：22.36 = sqrt(20 * 20 + 10 * 10)，这是摄像机到纹理中心的距离。将这个值作为视景体背面到摄像机的距离，则纹理有一半显示不出来了--突出视景体的那一半。
